JP4132987B2 - How to create a three-dimensional gear model - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車の三次元モデルを作成する方法に関し、より詳細には歯面精度の高い歯車の三次元モデルを効率的に作成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
コンピュータの普及と発達により、機械設計は二次元CAD(Computer Aided Design)から三次元CADに移行しつつある。三次元CADにおいて問題となる点の1つに、形状を入力する方法が挙げられる。一般に、三次元モデルをCADシステム上に構築するには専門的な技能が必要となり、またこの作業には大変時間がかかる。このような入力の問題を解決するために、リバース・エンジニアリングの手法が注目され始めている。具体的には、三次元モデルを構築したい対象物の表面形状のデータをCADに入力することによって、CADシステムにモデルを構築する。
【0003】
物体の表面形状データを作成するものとして、従来より三次元形状測定装置が知られている。三次元形状測定装置は、例えば非接触レーザー方式で対象物の表面を走査し、三次元点群データを作成する。この点群データをCADシステムに取り込み、点群データにマッチする曲面を形成することで、CADシステム上に三次元モデルを構築することができる。
【0004】
このような三次元モデルに対しCAE(Computer Aided Engineering)解析を行うことで、実際の加工に入る前に部品などの性能を評価することができる。例えば、特開平10−627号公報では、CADによる三次元データを元にデザインモデルを製作し、このデザインモデルを評価して新たな三次元データを得る工程を含む、製品の生産方法が開示されている。この方法によれば、製品を製作するための簡易金型を製作するまでにデザイン評価及び機能評価を行うことが出来るために、デザイン開発から製作に至るまでの研究開発期間を短縮することが出来るとしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
自動車の後車軸駆動用に使用されるハイポイドギヤは、動力伝達が円滑で低騒音化に優れている。従来では、性能の優れたハイポイドギヤがあったとしても、これと同一のものを作成するために実機の歯形から加工機のパラメータを特定するのは困難であった。しかし、三次元測定技術の進歩により、モデルとなるハイポイドギヤの歯を計測してその形状をデータ化し、データをNC工作機械に渡すことによって、モデルと同等の性能を有するハイポイドギヤを作成することも十分可能となっている。
【0006】
歯車の性能、特に騒音については、歯車の歯面のサブミクロンオーダーの形状の違いで大きく異なることが知られている。従って、このような歯車の三次元モデルを作成してCAEによる特性解析を行ったり、あるいはNCデータ化するに当たっては、歯車をサブミクロン精度で三次元測定する必要がある。しかし、このような高い精度で測定を行うと、測定に多大な時間が必要となるばかりか、データサイズが巨大になってしまうという問題がある。
【0007】
上記課題に鑑みて、本発明は、ハイポイドギヤのように特に高い精度が必要となる歯車の三次元ソリッドモデルを効率的に作成する方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ソリッドモデリング等により作成した加工前の歯車の素材のソリッドデータと、三次元計測により作成した歯面のデータとを合成して、CADシステム上に歯車全体の三次元モデルを完成させる方法である。
【0009】
本発明の一実施形態は、歯車に加工する前の素材のソリッドデータを作成する過程と、三次元モデルの作成対象である歯車の歯面形状を三次元測定し歯面データを取得する過程と、取得した歯面データから歯面ソリッドデータを作成する過程と、前記素材のソリッドデータと前記歯面ソリッドデータを合成してして歯車全体のソリッドデータを完成させる過程を含む。
【0010】
この形態によると、三次元モデル作成に当たって高い精度が必要となる歯車の歯面については三次元測定により取得したデータを用いてソリッドデータを作成する一方、精度が必要とされない部分についてはソリッドモデリング等によりソリッドデータを作成し、これらを合成することによって歯車全体のソリッドデータを完成させるので、CAE解析等に必要な精度を持つ三次元モデルを比較的短時間で作成することができる。
【0011】
なお、歯面フェースデータを歯溝ソリッドデータに変換することなく、歯数分コピーした歯面フェースデータを素材ソリッドデータと直接合成しても良い。
【0012】
本発明の別の形態では、歯車の歯溝の1つを構成する両端の歯面形状を三次元測定して1組の歯面データを取得し、該歯面データから歯溝のソリッドデータを作成し、該歯溝のソリッドデータを歯車の歯数だけコピーすることによって前記歯面ソリッドデータを作成する。
【0013】
この形態によると、まず歯車の歯溝の1つのみについてソリッドデータを作成し、これを歯数分だけコピーするので、三次元モデルの作成に要する時間が更に短くなり、またデータ量も小さくなる。
【0014】
本発明のさらに別の実施形態では、歯の大まかな形状を予め入力しておき、この形状に沿って三次元測定をするためのプローブを移動させる。
【0015】
この形態によると、プローブの移動が高速化されるので、三次元測定に要する時間が短縮される。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施形態である歯車の三次元モデル作成方法の実施に適したシステムの全体構成を示す図である。
【0017】
三次元歯形測定装置18は、図3に示すように三次元モデル作成対象となる歯車の歯面にプローブを接触させ、歯面に沿ってプローブを移動させることによって、歯面の形状を測定し三次元点群データを出力する。このとき、歯の大まかな形状を予め入力しておき、三次元歯形測定装置18はこれを参照しながらプローブを移動させるのが好ましい。これは、例えばハイポイドギヤのように歯が渦線状に曲がっているものでは、プローブの移動の基準とすべきデータが無いと測定時間が増大し、またプローブやプローブの把持部が隣接する歯面に接触するおそれがあるので、これを避けるためである。プローブの代わりにレーザを歯面に照射してその反射時間から歯面までの距離を算出して三次元点群データとしても良い。
【0018】
点群データは、不要な点の削除等の処理を行う前処理部20を経て、サーフェスデータ作成部22へ送られる。サーフェスデータ作成部22は、点群データからサーフェスデータを作成し、三次元CADシステム30へ送る。
【0019】
三次元CADシステム30は、具体的には中央処理装置、大容量記憶装置、入力装置、ディスプレイ装置等から構成されるが、図1では、フェースデータ作成部24、ボリューム作成部26、及びソリッド作成部28からなる機能ブロックとして表されている。サーフェスデータ作成部22から送られたサーフェスデータは、これら各部によって順に処理を施されて、ソリッドデータへと変換される。CADシステム30は種々のものを使用することができるが、三次元データの表現形式として境界表現(boundary representations)を採用している必要がある。
【0020】
図1においては、前処理部20、サーフェスデータ作成部22、及びCADシステム30を別個独立した装置として表しているが、それぞれの機能を有するアプリケーションを一台のコンピュータ内に格納して本発明の三次元モデル作成システムを実現することもできる。また、それぞれのアプリケーションを備えたコンピュータをLAN等のネットワークで接続することによって三次元モデル作成システムを実現することもできる。
【0021】
前処理部20、サーフェスデータ作成部22またはCADシステム30の各機能を有するアプリケーションは、種々のものが実現されている。当業者には周知の通り、このようなアプリケーション間でのデータの移行にはフォーマット変換を伴うことがほとんどであるが、以下の説明では個別には言及しない。フォーマット変換を行うトランスレータは当業者であれば作成可能であるので、本発明は、アプリケーションやフォーマットの種類に関係なく適用可能であることは理解されるであろう。
【0022】
次に、本発明の一実施形態による歯車の三次元モデル作成方法のプロセスについて、図2のフローチャートを参照して説明する。本実施形態では、まず歯溝(つまり、元となる素材から加工時に除去される部分)のソリッドデータを作成し、別途作成した素材のソリッドデータから歯溝のソリッドデータを減算することによって歯面全体の三次元形状を再現する。
【0023】
まず、三次元歯形測定装置18を用いて、三次元モデルの作成対象である歯車の歯面の測定を行う(S40)。このとき、全ての歯について測定をする代わりに、歯溝の1つを選び、この歯溝を構成する両側の歯面(つまり、歯の側面部)の形状のみを測定する。測定した形状は、点群データとして前処理部20に送られ、位置合わせや不要な点群データの削除といった前処理を施される(S42)。
【0024】
次に、サーフェスデータ作成部22により、前処理済みの点群データからサーフェスデータが作成される(S44)。点群データからサーフェスデータを作成するには種々の方法がある。本実施形態では、点群データに含まれているノイズを除去し、計算時間を短縮するために適宜データの間引きを行った後、ポリゴン化を実行する。そして、不良ポリゴンの削除、平滑化、穴埋め、エッジの修正等の修正を施し、ポリゴンの特徴線を抽出し、さらにサーフェスデータで表現できるように面の構成を整える。そして、それぞれの面に対しグリッドを作成し、グリッドを元にサーフェスデータを作成する。以上の一連の処理は、周知のサーフェス自動生成ソフトウェアを用いて行うことができる。サーフェスデータは、ベジエ曲面、NURBS曲面等の数学的表現で保持される。
【0025】
ポリゴンからサーフェスデータを作成する方法は、点群データに対し高精度の曲面が作成可能であるため好ましいが、別の実施形態では、点群データからまず断面情報(ワイヤーフレーム)を生成し、その後各断面を連続して接続するようにサーフェスを作成することもできる。
【0026】
サーフェスデータは物体表面の幾何情報にすぎないので、立体を完全に表現できるソリッドモデルを構築するには、まずサーフェスデータを接続して連続面を表現するフェースデータにしなければならない。ところが、サーフェスデータからフェースデータを作成すると、隣接するフェースデータ間に位相的な空間が生じることがある。これは、隣接するサーフェスデータが厳密な意味で接していなかったために、データ変換の際の許容値(トレランス)の違い等により生じる現象である。従来では、フェースデータ間の境界線を選択してマージを行い閉じた空間にする処理(以下、「クローズ処理」という)を行っていた。クローズ処理は自動で行える場合もあるが、手作業による修正も必要であった。そのため、三次元モデルの作成においては、このクローズ処理に要する時間の占める割合が非常に大きかった。
【0027】
本実施形態では、全てのサーフェスデータが閉じるものと仮定することで、サーフェスデータから直接閉じたフェースデータを作成する(S46)ので、モデル作成時間が短縮されている。
【0028】
作成されたフェースデータはボリューム作成部26によりボリュームにされ(48)、さらにソリッドデータ作成部28によりソリッドデータが作成される(S50)。この過程は周知であるので、詳細には説明しない。
【0029】
このようにして1つの歯溝のソリッドデータを作成したなら、次に、三次元モデル作成対象である歯車の歯数分だけ、歯溝のソリッドデータを歯車の中心軸の周りに等間隔にコピーする(S52)。図4(a)は、モデル作成対象がハイポイドギヤであるときの歯溝ソリッドデータの一例である。
【0030】
次に、歯車の素材のソリッドデータを作成する(S54)。例えば、モデル作成対象である歯車の内外周を三次元歯形測定装置18で測定し、このデータから上述のようにしてソリッドデータを作成しても良いが、本実施形態では、歯車の詳細な測定を行うことなくプリミティブのブール演算による周知のソリッドモデリングにより素材のソリッドデータを作成する。なぜなら、歯面の精度は歯車の性能に大きく影響を与えるのに対し、歯面以外の部分はそれほど精度が高くなくても性能に与える影響は少ないので、ソリッドデータの作成にあたって厳密に寸法を再現する必要はないからである。ソリッドモデリングにより素材のソリッドデータを作成した場合、素材形状は円柱や円錐等の簡単な形状の組合わせであるので、三次元測定データからソリッドデータを作成した場合に比べデータ量が非常に小さいことに注意されたい。
【0031】
そして、上述のようにして作成した素材のソリッドデータと、ステップS52で作成した歯溝のソリッドデータとを合成する(S56)。具体的には、図4に示すように、歯の頂点を基準として、素材のソリッドデータ(図4(b))から歯溝のソリッドデータ(図4(a))を減算して歯車全体のソリッドデータ(図4(c))を完成させる。この歯車全体のソリッドデータの歯面は、歯溝でなく歯面の形状をソリッドデータ化したものと同一である。
【0032】
別の実施形態として、歯面フェースデータを歯溝ソリッドデータに変換することなく、歯数分コピーした歯面フェースデータを素材ソリッドデータと直接合成しても良い。
【0033】
作成した歯車全体のソリッドデータは、CAEシステムにより強度解析や動的な運動解析に用いることができ、またはNCデータ化してNC工作機械に送ることによって、モデル作成対象の歯車を複製するのに用いることもできる。このようにすれば、仕様が不明である歯車をリバースエンジニアリングして歯車の解析を行うことが可能となる。
【0034】
上述のようにして作成した歯車全体のソリッドデータは、歯溝1つ分のソリッドデータを歯数分だけコピーし、さらにデータ量の小さい素材と合成したものであるから、歯車全体を高精度に三次元測定して作成したソリッドデータに比べて、データ量が極めて小さいうえ、測定にかかる時間も短縮される。このように、精度の異なるソリッドモデルを精度の重要度に応じて合成している点は、本発明の特徴の1つである。
【0035】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこの形態に限られず、種々の変形、変更、改良を行うことができる。例えば、例としてハイポイドギヤを取り上げて説明したが、インボリュート歯車やウォームギヤ等の他の歯車についてもわずかの改良で適用可能である。また、CAE解析の目的に応じてより詳細なデータが必要な場合は、全ての歯面の形状を測定してデータ化することも当然可能である。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、歯面精度の高い歯車の三次元モデルを短時間かつ少ないデータ量で作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による歯車の三次元モデル作成方法に適合したシステムの全体構成図である。
【図2】本発明による歯車の三次元モデル作成方法を説明するフローチャートである。
【図3】三次元歯形測定装置による測定を示す図である。
【図4】素材ソリッドデータと歯溝ソリッドデータの合成を示す図である。
【符号の説明】
18 三次元歯形測定装置
20 前処理部
22 サーフェスデータ作成部
24 フェースデータ作成部
28 ソリッドデータ作成部
30 CADシステム
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for creating a three-dimensional model of a gear, and more particularly to a method for efficiently creating a three-dimensional model of a gear with high tooth surface accuracy.
[0002]
[Prior art]
With the spread and development of computers, machine design is shifting from 2D CAD (Computer Aided Design) to 3D CAD. One of the problems in 3D CAD is a method of inputting a shape. In general, special skills are required to construct a three-dimensional model on a CAD system, and this operation takes a very long time. In order to solve such an input problem, reverse engineering techniques have begun to attract attention. Specifically, a model is constructed in a CAD system by inputting surface shape data of an object for which a three-dimensional model is desired to be constructed into the CAD.
[0003]
Conventionally, a three-dimensional shape measuring apparatus is known as means for creating surface shape data of an object. The three-dimensional shape measuring apparatus scans the surface of an object by, for example, a non-contact laser method, and creates three-dimensional point group data. By importing this point cloud data into the CAD system and forming a curved surface that matches the point cloud data, a three-dimensional model can be constructed on the CAD system.
[0004]
By performing CAE (Computer Aided Engineering) analysis on such a three-dimensional model, it is possible to evaluate the performance of components and the like before actual machining. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-627 discloses a product production method including a process of producing a design model based on CAD three-dimensional data and evaluating the design model to obtain new three-dimensional data. ing. According to this method, design evaluation and functional evaluation can be performed before manufacturing a simple mold for manufacturing a product, so that the research and development period from design development to manufacturing can be shortened. It is said.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The hypoid gear used for driving the rear axle of an automobile has smooth power transmission and excellent noise reduction. Conventionally, even if there was a hypoid gear with excellent performance, it was difficult to specify the parameters of the processing machine from the tooth profile of the actual machine in order to create the same gear. However, due to advances in three-dimensional measurement technology, it is also possible to create hypoid gears that have the same performance as the model by measuring hypoid gear teeth that become models, converting their data into data, and passing the data to NC machine tools. It is possible.
[0006]
It is known that the performance of the gear, particularly the noise, varies greatly depending on the difference in the submicron order shape of the gear tooth surface. Therefore, when creating a three-dimensional model of such a gear and performing characteristic analysis by CAE, or converting it to NC data, it is necessary to measure the gear three-dimensionally with submicron accuracy. However, when measurement is performed with such high accuracy, there is a problem that not only a long time is required for the measurement, but also the data size becomes enormous.
[0007]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for efficiently creating a three-dimensional solid model of a gear that requires particularly high accuracy, such as a hypoid gear.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention combines the solid data of the gear material before processing created by solid modeling and the like and the tooth surface data created by three-dimensional measurement to complete a three-dimensional model of the entire gear on the CAD system. Is the method.
[0009]
In one embodiment of the present invention, a process of creating solid data of a material before being processed into a gear, a process of obtaining a tooth surface data by three-dimensionally measuring a tooth surface shape of a gear that is a creation target of a three-dimensional model, and , Including a process of creating tooth surface solid data from the acquired tooth surface data, and a process of synthesizing the solid data of the material and the tooth surface solid data to complete solid data of the entire gear.
[0010]
According to this form, solid data is created using data acquired by 3D measurement for gear tooth surfaces that require high accuracy in creating a 3D model, while solid modeling etc. is used for parts that do not require accuracy. The solid data is created by the above, and these are combined to complete the solid data of the entire gear. Therefore, a three-dimensional model having the accuracy required for CAE analysis or the like can be created in a relatively short time.
[0011]
Note that the tooth surface data copied for the number of teeth may be directly combined with the material solid data without converting the tooth surface data into the tooth gap solid data.
[0012]
In another embodiment of the present invention, a set of tooth surface data is obtained by three-dimensionally measuring the tooth surface shape of both ends constituting one of the tooth grooves of the gear, and the solid data of the tooth groove is obtained from the tooth surface data. The tooth surface solid data is created by copying the solid data of the tooth gaps by the number of teeth of the gear.
[0013]
According to this embodiment, solid data is first created for only one tooth gap of the gear, and this is copied by the number of teeth, so the time required for creating the three-dimensional model is further shortened and the amount of data is also reduced. .
[0014]
In still another embodiment of the present invention, a rough shape of a tooth is input in advance, and a probe for three-dimensional measurement is moved along this shape.
[0015]
According to this embodiment, since the movement of the probe is accelerated, the time required for the three-dimensional measurement is shortened.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a system suitable for carrying out a gear three-dimensional model creation method according to an embodiment of the present invention.
[0017]
The three-dimensional tooth profile measuring device 18 measures the shape of the tooth surface by bringing the probe into contact with the tooth surface of the gear to be a three-dimensional model creation target and moving the probe along the tooth surface as shown in FIG. Output 3D point cloud data. At this time, it is preferable that a rough shape of the tooth is input in advance, and the three-dimensional tooth profile measuring device 18 moves the probe while referring to this. This is because, for example, in a case where teeth are bent in a vortex like a hypoid gear, if there is no data to be used as a reference for probe movement, the measurement time increases, and the tooth surface where the probe or probe grip is adjacent. This is for avoiding this. Instead of the probe, the tooth surface may be irradiated with a laser, and the distance from the reflection time to the tooth surface may be calculated to obtain three-dimensional point group data.
[0018]
The point cloud data is sent to the surface data creation unit 22 through a preprocessing unit 20 that performs processing such as deleting unnecessary points. The surface data creation unit 22 creates surface data from the point cloud data and sends it to the three-dimensional CAD system 30.
[0019]
Specifically, the three-dimensional CAD system 30 includes a central processing unit, a mass storage device, an input device, a display device, and the like. In FIG. It is represented as a functional block composed of the unit 28. The surface data sent from the surface data creation unit 22 is sequentially processed by these units and converted into solid data. A variety of CAD systems 30 can be used, but it is necessary to employ boundary representations as a representation format of three-dimensional data.
[0020]
In FIG. 1, the preprocessing unit 20, the surface data creation unit 22, and the CAD system 30 are represented as separate devices, but applications having the respective functions are stored in a single computer. A three-dimensional model creation system can also be realized. Also, a three-dimensional model creation system can be realized by connecting computers equipped with the respective applications via a network such as a LAN.
[0021]
Various applications having the functions of the preprocessing unit 20, the surface data creation unit 22, or the CAD system 30 are realized. As is well known to those skilled in the art, data migration between such applications often involves format conversion, but is not individually mentioned in the following description. It will be understood that the present invention is applicable regardless of the type of application or format, since translators that perform format conversion can be created by those skilled in the art.
[0022]
Next, the process of the gear three-dimensional model creation method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. In this embodiment, firstly, the solid surface of the tooth gap (that is, the portion removed from the original material during processing) is created, and the tooth surface is obtained by subtracting the solid data of the tooth gap from the solid data of the separately created material. Reproduce the entire three-dimensional shape.
[0023]
First, using the three-dimensional tooth profile measuring device 18, the tooth surface of the gear that is the object of creation of the three-dimensional model is measured (S40). At this time, instead of measuring all the teeth, one of the tooth gaps is selected, and only the shapes of the tooth surfaces on both sides (that is, the side surfaces of the teeth) constituting the tooth gap are measured. The measured shape is sent to the preprocessing unit 20 as point cloud data and subjected to preprocessing such as alignment and deletion of unnecessary point cloud data (S42).
[0024]
Next, the surface data creation unit 22 creates surface data from the preprocessed point cloud data (S44). There are various methods for creating surface data from point cloud data. In the present embodiment, the noise included in the point cloud data is removed, and data is thinned out appropriately to reduce the calculation time, and then polygonization is executed. Then, the defective polygon is deleted, smoothed, hole-filled, edge corrected, and the like, the feature line of the polygon is extracted, and the surface configuration is arranged so that it can be expressed by surface data. Then, a grid is created for each face, and surface data is created based on the grid. The series of processes described above can be performed using known surface automatic generation software. The surface data is held in a mathematical expression such as a Bezier curved surface or a NURBS curved surface.
[0025]
The method of creating surface data from polygons is preferable because a highly accurate curved surface can be created for point cloud data, but in another embodiment, cross-section information (wire frame) is first generated from point cloud data, and then Surfaces can also be created to connect each section in succession.
[0026]
Since the surface data is only the geometric information of the object surface, in order to build a solid model that can completely represent a solid, the surface data must first be connected to face data that represents a continuous surface. However, when face data is created from surface data, a topological space may occur between adjacent face data. This is a phenomenon caused by a difference in tolerance (tolerance) at the time of data conversion because adjacent surface data are not in a strict sense. Conventionally, a process of selecting a boundary line between face data and merging to make a closed space (hereinafter referred to as “close process”) has been performed. The closing process may be performed automatically, but manual correction is also required. For this reason, in the creation of the three-dimensional model, the proportion of time required for the closing process is very large.
[0027]
In this embodiment, assuming that all the surface data is closed, face data that is closed directly from the surface data is created (S46), so the model creation time is reduced.
[0028]
The created face data is turned into a volume by the volume creation unit 26 (48), and solid data is created by the solid data creation unit 28 (S50). This process is well known and will not be described in detail.
[0029]
Once solid data for one tooth gap has been created in this way, the solid data for the tooth gap is then copied around the center axis of the gear at equal intervals for the number of gear teeth for which the 3D model is to be created. (S52). FIG. 4A is an example of tooth gap solid data when the model creation target is a hypoid gear.
[0030]
Next, solid data of the gear material is created (S54). For example, the inner and outer circumferences of the gear to be modeled may be measured by the three-dimensional tooth profile measuring device 18 and solid data may be created from this data as described above. In this embodiment, detailed measurement of the gear is performed. The solid data of the material is created by well-known solid modeling by the Boolean operation of the primitive without performing the above. This is because the accuracy of the tooth surface greatly affects the performance of the gear, but the parts other than the tooth surface have little effect on the performance even if the accuracy is not so high. It is not necessary to do. When creating solid data of materials by solid modeling, the material shape is a combination of simple shapes such as cylinders and cones, so the data volume is very small compared to creating solid data from 3D measurement data Please be careful.
[0031]
Then, the solid data of the material created as described above and the solid data of the tooth gap created in step S52 are synthesized (S56). Specifically, as shown in FIG. 4, the tooth gap solid data (FIG. 4 (a)) is subtracted from the material solid data (FIG. 4 (b)) with the tooth apex as a reference, and the entire gear is Complete the solid data (Fig. 4 (c)). The tooth surface of the solid data of the entire gear is the same as that obtained by converting the tooth surface shape into solid data instead of the tooth gap.
[0032]
As another embodiment, the tooth surface data copied for the number of teeth may be directly combined with the material solid data without converting the tooth surface data into the tooth gap solid data.
[0033]
The generated solid data of the entire gear can be used for strength analysis and dynamic motion analysis by the CAE system, or used for copying the gear to be modeled by converting it to NC data and sending it to the NC machine tool. You can also. If it does in this way, it will become possible to reverse-engineer the gear whose specification is unknown and to analyze the gear.
[0034]
The solid data for the entire gear created as described above is a copy of the solid data for one tooth gap for the number of teeth and is combined with a material with a small amount of data. Compared to solid data created by three-dimensional measurement, the amount of data is extremely small and the measurement time is shortened. Thus, it is one of the features of the present invention that the solid models having different accuracy are synthesized according to the importance of accuracy.
[0035]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not restricted to this form, A various deformation | transformation, change, and improvement can be performed. For example, the hypoid gear has been described as an example, but other gears such as an involute gear and a worm gear can be applied with a slight improvement. If more detailed data is required according to the purpose of CAE analysis, it is of course possible to measure all tooth surfaces and convert them into data.
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, a three-dimensional model of a gear with high tooth surface accuracy can be created in a short time and with a small amount of data.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a system adapted to a gear three-dimensional model creation method according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for creating a three-dimensional gear model according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing measurement by a three-dimensional tooth profile measuring apparatus.
FIG. 4 is a diagram showing composition of material solid data and tooth gap solid data.
[Explanation of symbols]
18 Three-dimensional tooth profile measuring device 20 Preprocessing unit 22 Surface data creation unit 24 Face data creation unit 28 Solid data creation unit 30 CAD system

Claims (3)

CADシステム上に歯車の三次元モデルを作成する方法であって、
歯車に加工する前の素材のソリッドデータを作成する過程と、
三次元モデルの作成対象である歯車の歯面形状を三次元測定し歯面データを取得する過程と、
取得した歯面データから歯面ソリッドデータを作成する過程と、
前記素材のソリッドデータと前記歯面ソリッドデータを合成して歯車全体のソリッドデータを完成させる過程と、を含み、
歯車の歯溝の1つを構成する両側の歯面形状を三次元測定して1組の歯面データを取得し、該歯面データから歯溝のソリッドデータを作成し、該歯溝のソリッドデータを歯車の歯数だけコピーすることによって前記歯面ソリッドデータを作成することを特徴とする、
歯車の三次元モデル作成方法。
A method for creating a three-dimensional model of a gear on a CAD system,
The process of creating solid data of the material before being processed into gears,
The process of obtaining the tooth surface data by three-dimensionally measuring the tooth surface shape of the gear for which the 3D model is to be created,
The process of creating tooth surface solid data from the acquired tooth surface data,
Look including the the steps of completing the solid data for the entire gear by combining the tooth surface solid data and solid data of the material,
Three-dimensional measurement of the tooth surface shape on both sides of one of the gear tooth spaces is obtained to obtain a set of tooth surface data, and solid data of the tooth grooves is created from the tooth surface data. The tooth surface solid data is created by copying data by the number of gear teeth.
3D model creation method for gears.
歯の大まかな形状を予め入力しておき、この形状に沿って三次元測定をするためのプローブを移動させる、請求項に記載の歯車の三次元モデリング方法。The method for three-dimensional modeling of a gear according to claim 1 , wherein a rough shape of a tooth is input in advance, and a probe for performing three-dimensional measurement is moved along the shape. 前記歯車はハイポイドギヤである、請求項1または2に記載の歯車の三次元モデリング方法。The gear is a hypoid gear, three-dimensional modeling method of the gear according to claim 1 or 2.
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